Zapytacie się, jak to jeszcze może generować energię? Lądownik InSight walczy o każdy dzień pracy

Walka lądownika InSight z niepokorną marsjańską pogodą i pyłem z góry była skazana na porażkę, nie to co próby wkopania się pod powierzchnię. Dlatego nie należało zadawać pytania, czy InSight w końcu kiedyś się podda ze względu na brak energii, ale raczej kiedy to nastąpi. Wszystko wskazuje, że w tym roku, jeszcze przed końcem jesieni, gdyż kondycja paneli słonecznych jest fatalna.

InSight ma dziś dziennie dziesięć razy mniej energii do dyspozycji niż na początku misji

Wciąż generują one dziennie energię odpowiadającą 500 Wh, ale spójrzcie się na zdjęcie wprowadzające do tekstu. Są już tak mocno zapylone, że to musi być ułamek tego co panele generowały w 2018 roku, gdy InSight rozpoczął swoją pracę na powierzchni Marsa. Istotnie, początkowy dzienny budżet energetyczny był dziesięciokrotnie wyższy (5 kWh). To prawie dwa razy więcej niż zapas energii wytwarzany w ciągu dnia przez generatory łazika Curiosity w 2011 roku.

Dziś nawet biorąc pod uwagę zmniejszającą się wydajność generacji energii w przypadku tego łazika, jest on w dużo lepszej kondycji niż Insight. A przecież przebywa na Marsie o 6 lat dłużej niż InSight.

Każdy dwóch z dziesięciokątnych paneli słonecznych, jakimi dysponuje InSight, ma 2,2 metra średnicy. Początkowo stanowiły one odpowiednik zasilacza komputerowego o mocy około 600 W, dziś to jedynie 60 W wystarczające do zasilenia niewielkiego laptopa

500W wydaje się dużą mocą, wszak z takimi zasilaczami można jeszcze uruchomić niejeden komputer i to wcale nie taki przedpotopowy. Jednak to nie jest 500W generowane na bieżąco, a kumulowane w akumulatorach przez cały marsjański dzień (nocą lądownik nie wytwarza energii). NASA porównuje dostępny zapas energii do energii, którą elektryczna kuchenka zużywa w ciągu 10 minut.

Tak wyglądają obecnie panele lądownika Insight

Sejsmometr umieszczony na Marsie przez InSight wymaga średnio 5W, a w szczycie 8,5 W. Oznacza to, że działając stale, w ciągu dnia zużyje prawie połowę całej dostępnej obecnie dla lądownika energii.

Sejsmometr to priorytet misji InSight już od dawna

InSight zresztą miał szczęście w nieszczęściu, bo całą dostępną energię można skoncentrować na pracy sejsmometru. Jest co prawda jeszcze stacja pogodowa, ale ta nie jest tak istotną częścią misji na obecnym etapie, a próby umieszczenia miernika przepływu ciepła głęboko pod powierzchnią Marsa zostały już dawno zarzucone.

Zapis trzęsienia Marsa z 5 maja 2022 roku

InSight zarejestrował dotychczas ponad 1300 trzęsień na Marsie, w tym te określane jako wyjątkowo silne w przypadku tej planety, czyli o sile przekraczającej 5 magnitudo. Na Ziemi takie trzęsienie jest dobrze odczuwalne, choć nie prowadzi jeszcze do większych zniszczeń. To najsilniejsze z marsjańskich trzęsień miało miejsce niedawno, 4 maja 2022 roku. Podobnie jak większość trzęsień zarejestrowanych w trakcie misji InSight od 2018 roku, miało ono swoje epicentrum w regionie Cereberus Fossae, miejscu w którym obserwuje się wiele świadectw aktywności tektonicznej i wulkanicznej w postaci szczelin, dolin wyrzeźbionych przez płynącą niegdyś lawę i osuwisk. Z kolei dwa trzęsienia o sile 4,1 i 4,2 magnitudo z 2021 roku miały epicentrum w znacznie odleglejszym regionie Marsa.

Ramię robotyczne InSight zostanie niedługo unieruchomione

By InSight mógł funkcjonować przez kolejne, niesprzyjające mu miesiące, i to pomimo coraz mniej sprzyjającej kondycji paneli słonecznych, NASA niedługo unieruchomi ramię robotyczne. Oczywiście nie ma potrzeby, by je używać, ale nie ma też sensu podtrzymywać go w stanie gotowości. Sęk w tym, że jego użycie mogłoby rozładować akumulatory tak mocno, że lądownik wyłączyłby się i już nie dałoby się ponownie go uruchomić. Podobne przeznaczenie dosięgło zasilane energią słoneczną łaziki Spirit i Opportunity.

Ramię robotyczne lądownika InSight niczym głowica dysku HDD starego typu zostanie zaparkowane w pozycji spoczynkowej

Trochę szkoda, bo być może ramię jeszcze miałoby okazję wspomóc funkcjonowanie InSight. W trakcie misji tego lądownika wydawano mu polecenia zgoła odmienne od tych, do których było przeznaczone. To właśnie tym ramieniem próbowano pomóc kretowi wkopać się marsjański grunt, to samo ramię rozsypywało także piasek w pobliżu paneli. Ta oryginalna technika miała wspomóc samooczyszczenie się paneli w sposób podobny jak przy użyciu szczotki. I istotnie pomogła, choć nie na długo.

InSight trafił w wyjątkowo spokojne miejsce na Marsie i to był jego pech

Pogoda w miejscu lądowania InSight okazała się bardzo spokojna przez sporą część misji, a tego właśnie się obawiano. Zabrakło aktywności atmosferycznej, która wspomogłaby oczyszczanie się paneli InSight z zalegających coraz grubszych pokładów pyłu. To właśnie ona pomogła łazikowi Opportunity, zasilanemu wyłącznie energią słoneczną, działać przez 15 lat.

Jeśli udałoby się oczyścić panele InSight chociaż w 25%, według NASA zapewniłoby do dodatkową kilowatogodzinę, a to byłby już rozsądny zapas energii, by myśleć o pracy sejsmometru, stacji pogodowej, anten nadawczych i dodatkowej aparatury także w przyszłym roku. A tak zamiast obecnych 500 Wh, za kilka miesięcy będzie to jeszcze mniej energii, dlatego będzie ona kierowana w większości już tylko na prace sejsmometru, z czasem przerywane lub realizowane tylko nocą.

Nocą łatwiej "usłyszeć" drżenie ziemi na Marsie, dlatego w ostatniej fazie misji InSight, sejsmometr będzie działał przede wszystkim pomiędzy zachodem, a wschodem Słońca

Inne instrumenty będą włączane sporadycznie, coraz rzadziej, a w pewnym momencie i sejsmometr będzie potrzebował odpoczynku. Ma to nastąpić pod koniec lata. Potem InSight będzie już tylko komunikował się z Ziemią i być może co pewien czas wykonywał zdjęcie. Lecz i tych w końcu zabraknie a nadejdzie ta chwila, gdy lądownik prześle na Ziemię swój ostatni komunikat.

Łatwo powiedzieć, trudniej zrobić. Skonstruowanie mechanizmu odpylania nie jest proste

Patrząc się z perspektywy czasu na to jak marsjański pył stawał się przekleństwem coraz to kolejnych misji, zachodzicie pewnie w głowę, dlaczego nie opracowano dotychczas metody oczyszczania paneli z pyłu. Może w postaci nadmuchu powietrza lub innych silników wprawiających panele w wibracje ułatwiające odczepienie się pyłu. To jednak nie jest tak proste jak się wydaje. Atmosfera Marsa jest bardzo rzadka i wytworzenie odpowiednio wysokiego ciśnienia powietrza nie jest łatwe. Poza tym elektrostatycznie naładowane cząstki pyłu bardzo mocno przylegają do paneli słonecznych. InSight próbował zresztą rozkładać i składać panele. Cud, że przy tym nic więcej się nie uszkodziło, ale i tak ta operacja na niewiele się zdała.

Techniki oczyszczania paneli słonecznych poprzez przyłożenie ładunku do przewodzącej warstwy na ich powierzchni są obecnie doskonalone na Ziemi i być może znajdą zastosowanie także na Marsie czy Księżycu, choć tam natura zanieczyszczeń jest trochę odmienna niż u nas.

Podobne przeznaczenie dosięgnie prawdopodobnie niedługo także Ingenuity

Z działających obecnie na powierzchni Marsa pojazdów, problem ze znacznym zapyleniem paneli słonecznych ma także helikopter Ingenuity. Wykonał już 28 lotów i przebył prawie 7 km, co znacząco przekroczyło jego spodziewaną wytrzymałość. Jednak od ostatniego lotu minęły już trzy tygodnie. Umieszczonemu poniżej rotorów prostokątnemu panelowi fotowoltaicznemu coraz trudniej generować odpowiedni zapas energii na kolejny dzień. Dlatego aktywności Ingenuity w godzinach wieczornych i porannych, czego zresztą zawsze unikano, nie wchodzą teraz w rachubę.

Źródło: NASA, inf. własna